【技术实现步骤摘要】
该专利技术涉及点火系统，具体涉及一种普适于液体推进剂点火的定容弹实验装置，适用于自燃型推进剂的对冲点火延迟计算，并且还可用于常规非自燃型推进剂的层流火焰传播速度计算等。
技术介绍
1、随着人类对太空探索的不断深入和国内外航天技术的快速发展，运载火箭、空间飞行器和姿轨控发动机等动力系统也发展迅速。推进剂不仅是运载火箭、空间飞行器和姿轨控发动机等动力系统的动力来源，还是一个国家先进航天技术和国防实力的综合体现。现阶段，对于航天推进装置，其使用的喷气燃料必须适应其相关结构，因此详细掌握推进剂燃料的燃烧动力学模型就显得尤为重要，而其中点火延时和层流火焰传播速度就是其燃烧动力学模型的验证的关键指标。
2、目前传统推进剂的点火实验一般要将其与氧化剂预混一段时间后再进行实验，但是由于自燃型推进剂活性高，极易发生反应的特点，如果仍然采用预混的传统方法，则会发生爆炸、火灾等安全事故，对实验器材和实验人员产生较大的危害，因此对于自燃型推进剂往往无法进行可控的点火实验。
3、而对于自燃型推进剂的点火实验，武颖韬、孔祥东等学者专利技术的实验装置将压缩缸用铝膜分为两个腔室，通过活塞的压缩对腔室内的气体进行升温和加压从而使铝膜破裂完成点火，只适用于点火延迟时间101–102ms量级的自燃型推进剂，适用范围有限。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种普适于液体推进剂点火的定容弹实验装置，以解决现有研究自燃型推进剂的点火延时实验系统存在的安全性问题、研究自燃型和非自燃型推进剂时装置
2、为了实现上述任务，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种普适于液体推进剂点火的定容弹实验装置，能实现自燃型推进剂对喷燃烧实验的定容实验系统、非自燃型推进剂燃烧实验的定容弹实验系统的切换；
4、当所述装置用作非自燃型推进剂燃烧实验的定容弹实验系统时，包括：
5、燃烧室；燃烧室的上下两端均设置有透明的视窗；
6、点火系统；点火系统包括点火电极，点火电极可拆卸地布置在所述燃烧室的内壁上；
7、触发系统；触发系统包括同步触发盒，点火电极受到同步触发盒的控制；
8、混气罐；混气罐内存储预混气体，用于将预混气体通过不锈钢管路充入燃烧室；
9、排气系统；排气系统包括真空规及压力表、真空泵，其中真空泵通过抽气管连接燃烧室，用于将燃烧室内抽为真空状态，抽气管上安装阀门；真空规及压力表安装在燃烧室上，用于实时监测燃烧室内的压强；
10、信息采集系统；信息采集系统包括纹影仪光源、平面镜、水银镜、高速摄像机、放大器与采集卡、电子计算机；
11、纹影仪光源、平面镜、水银镜配合燃烧室上的视窗构成用于采集燃烧室内部燃烧情况的光路，通过高速摄像机采集燃烧图像并发送给电子计算机分析处理；放大器与采集卡用于对布置在燃烧室内的压力传感器所检测的压力信号进行采集与放大后上传至电子计算机；
12、当所述装置用作自燃型推进剂对喷燃烧实验的定容实验系统时，在上述结构的基础上去掉点火系统，并添加进样系统；
13、进样系统包括燃料气罐、氧化剂气罐、环境气体罐以及对喷管道；一对所述对喷管道可拆卸地对称布置在燃烧室的内壁上，燃料气罐、氧化剂气罐分别通过管路与对喷管道连接，在管路上安装电磁阀和流量计，电磁阀受到同步触发盒控制；同步触发盒控制电磁阀打开时，燃料气罐中的燃料、氧化剂气罐中的氧化剂分别通过对喷管道在燃烧室内对喷燃烧，此时所述混气罐被替换为环境气体罐，向燃烧室内提供环境气体，以使燃烧室模拟真实燃烧环境。
14、进一步地，所述燃烧室是一个两端开口的空心筒体结构的定容弹，开口部分装有石英玻璃窗口作为视窗，其中视窗用于在实验过程中配合光学系统进行数据采集。
15、进一步地，当光学系统中的高速相机开始拍摄时产生触发信号并发送给同步触发盒，同步触发盒控制点火电极同时启动，产生电火花以完成点火，或者：
16、同步触发盒控制燃料气罐、氧化剂气罐的管路上的电磁阀同时打开，利用对喷管道在燃烧室内同步对喷。
17、进一步地，所述水银镜包括第一水银镜、第二水银镜，平面镜包括第一平面镜、第二平面镜；第一水银镜置于燃烧室上部视窗的上方，第二水银镜置于燃烧室下部视窗的下方，第二水银镜与燃烧室的间距大于第一水银镜；第一平面镜以及纹影仪光源分别位于下方水银镜的斜上方、侧方；纹影仪光源产生的光线经过第一平面镜反射、第二水银镜反射后通过燃烧室下部的视窗进入燃烧室内部，并通过上部的视窗射出到第一水银镜上，然后通过第二平面镜反射至高速摄像机的取景器中，从而使得高速摄像机能拍摄到燃烧室内的燃烧过程；在实验过程中，利用高速相机拍摄燃烧过程并上传电子计算机进行其火焰传播特性分析。
18、进一步地，一对所述对喷管道在燃烧室应沿燃烧室的径向布置在同一条直线上，且保证对喷管道的出口端在燃烧室视窗的可视范围内。
19、进一步地，所述混气罐与不锈钢管路之间通过连接法兰连接；当进行系统切换时，可将混气罐从连接法兰上卸下，安装环境气体罐。
20、进一步地，所述燃烧室侧壁上对称设置一对安装接口，安装接口上可拆卸地设置替换法兰，所述点火系统的点火电极通过替换法兰安装在燃烧室上；对应地，所述进样系统中的一对对喷管道也是通过替换法兰安装在燃烧室上。
21、进一步地，所述装置用作非自燃型推进剂燃烧实验的定容弹实验系统时，实验过程包括：
22、步骤1，打开真空泵开始抽气，在压力表示数显示为负值后先关闭阀门再关闭真空泵，保证燃烧室和管道内的真空条件；
23、步骤2，从混气罐通入预混气体，通过压力传感器检测燃烧室内部压力使其达到实验预设值；
24、步骤3，在调试光路后，开启高速摄像机准备录像；通过利用同步触发盒同时使点火电极放电，点燃内部的预混气体；
25、步骤4，利用压力传感器采集的压力变化数据和信息采集系统采集的燃烧过程图像进行分析和研究，得到实验结果。
26、进一步地，所述装置用作自燃型推进剂对喷燃烧实验的定容实验系统时，实验过程包括：
27、步骤1，打开真空泵开始抽气，在压力表示数显示为负值后先关闭阀门再关闭真空泵，保证燃烧室和管道内的真空条件；
28、步骤2，在调试好信息采集系统的情况下，开启高速摄像机2准备录像；利用同步触发盒打开连接燃料气罐和氧化剂气罐的电磁阀，观察和记录流量计数据，并在燃烧结束后及时关闭电磁阀防止回火；
29、步骤3，利用压力传感器采集的压力变化数据和信息采集系统采集的燃烧过程图像进行分析和研究，得到实验结果。
30、与现有技术相比，本专利技术具有以下技术特点：
31、本专利技术的普适于液体推进剂点火的定容弹实验装置，可同时适用于自燃型和非自燃型推进剂燃烧实验的定容弹实验系统，将自燃型和非自燃型推进剂两种不同类型的实验集中于一套实验装置，且切换的方式方便、快捷；能够大大降低本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种普适于液体推进剂点火的定容弹实验装置，其特征在于，能实现自燃型推进剂对喷燃烧实验的定容实验系统、非自燃型推进剂燃烧实验的定容弹实验系统的切换；
2.根据权利要求1所述的普适于液体推进剂点火的定容弹实验装置，其特征在于，所述燃烧室(8)是一个两端开口的空心筒体结构的定容弹，开口部分装有石英玻璃窗口作为视窗，其中视窗用于在实验过程中配合光学系统进行数据采集。
3.根据权利要求1所述的普适于液体推进剂点火的定容弹实验装置，其特征在于，当光学系统中的高速相机(2)开始拍摄时产生触发信号并发送给同步触发盒(4)，同步触发盒(4)控制点火电极同时启动，产生电火花以完成点火，或者：
4.根据权利要求1所述的普适于液体推进剂点火的定容弹实验装置，其特征在于，所述水银镜(5)包括第一水银镜、第二水银镜，平面镜(6)包括第一平面镜、第二平面镜；第一水银镜置于燃烧室(8)上部视窗的上方，第二水银镜置于燃烧室(8)下部视窗的下方，第二水银镜与燃烧室(8)的间距大于第一水银镜；第一平面镜以及纹影仪光源(7)分别位于下方水银镜(5)的斜上方、侧方；纹影仪光源(7)
5.根据权利要求1所述的普适于液体推进剂点火的定容弹实验装置，其特征在于，一对所述对喷管道(15)在燃烧室(8)应沿燃烧室(8)的径向布置在同一条直线上，且保证对喷管道(15)的出口端在燃烧室(8)视窗的可视范围内。
6.根据权利要求1所述的普适于液体推进剂点火的定容弹实验装置，其特征在于，所述混气罐(10)与不锈钢管路之间通过连接法兰连接；当进行系统切换时，可将混气罐(10)从连接法兰上卸下，安装环境气体罐(13)。
7.根据权利要求1所述的普适于液体推进剂点火的定容弹实验装置，其特征在于，所述燃烧室(8)侧壁上对称设置一对安装接口，安装接口上可拆卸地设置替换法兰，所述点火系统的点火电极通过替换法兰安装在燃烧室(8)上；对应地，所述进样系统中的一对对喷管道(15)也是通过替换法兰安装在燃烧室(8)上。
8.根据权利要求1所述的普适于液体推进剂点火的定容弹实验装置，其特征在于，所述装置用作非自燃型推进剂燃烧实验的定容弹实验系统时，实验过程包括：
9.根据权利要求1所述的普适于液体推进剂点火的定容弹实验装置，其特征在于，所述装置用作自燃型推进剂对喷燃烧实验的定容实验系统时，实验过程包括：
...【技术特征摘要】
1.一种普适于液体推进剂点火的定容弹实验装置，其特征在于，能实现自燃型推进剂对喷燃烧实验的定容实验系统、非自燃型推进剂燃烧实验的定容弹实验系统的切换；
2.根据权利要求1所述的普适于液体推进剂点火的定容弹实验装置，其特征在于，所述燃烧室(8)是一个两端开口的空心筒体结构的定容弹，开口部分装有石英玻璃窗口作为视窗，其中视窗用于在实验过程中配合光学系统进行数据采集。
3.根据权利要求1所述的普适于液体推进剂点火的定容弹实验装置，其特征在于，当光学系统中的高速相机(2)开始拍摄时产生触发信号并发送给同步触发盒(4)，同步触发盒(4)控制点火电极同时启动，产生电火花以完成点火，或者：
4.根据权利要求1所述的普适于液体推进剂点火的定容弹实验装置，其特征在于，所述水银镜(5)包括第一水银镜、第二水银镜，平面镜(6)包括第一平面镜、第二平面镜；第一水银镜置于燃烧室(8)上部视窗的上方，第二水银镜置于燃烧室(8)下部视窗的下方，第二水银镜与燃烧室(8)的间距大于第一水银镜；第一平面镜以及纹影仪光源(7)分别位于下方水银镜(5)的斜上方、侧方；纹影仪光源(7)产生的光线经过第一平面镜反射、第二水银镜反射后通过燃烧室(8)下部的视窗进入燃烧室(8)内部，并通过上部的视窗射出到第一水银镜上，然后通过第二平面镜反射至高速摄像机(2)的取景器中，从而使得高速摄像机...
【专利技术属性】
技术研发人员：李阳，何瑞宁，柏新，王鑫，陈烨辉，任璇，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
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